(57)【要約】【課題】この発明は、コーンビーム状のＸ線を使用する装置で使用され、ファンビーム再構成及びコーンビーム再構成の両方を行うことができ、さらに操作性の向上を図ることができる画像再構成処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】Ｘ線源３から円錐状に放射されたＸ線を対象物に連続回転方式で照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器５により検出し、このＸ線検出器５から得られた検出データに基づいて、対象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置において、Ｘ線検出記５による対象物を透過したＸ線の検出に基づいて、断層立体画像を再構成するコーンビーム再構成を行うコーンビーム再構成ユニット１２−１を設け、このコーンビーム再構成ユニット１２−１は、断層立体画像を連続してコーンビーム再構成することを特徴する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対象物に連続回転方式で照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、このＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置において、
前記Ｘ線検出手段による前記対象物を透過したＸ線の検出に基づいて、断層立体画像を再構成するコーンビーム再構成を行うコーンビーム再構成手段を設け、このコーンビーム再構成手段は、断層立体画像を連続してコーンビーム再構成することを特徴する画像再構成処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像再構成処理装置において、前記コーンビーム再構成手段は、１照射により得られるデータの１回転前のデータとの差分を求め、この差分を逆投影処理して得た結果を所定前の照射により得られた断層立体画像に加算してコーンビーム再構成を行うことを特徴とする画像再構成処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対象物に照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、このＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線ＣＴ(computed tomography )装置では、図４７に示すように、Ｘ線源１０１からＸ線ビームがファン状( 扇形状 )に放射されるファンビームを使用するものが知られている。このようなＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線ビームを被写体に照射し、この被写体を通過したＸ線を扇状に１列に約１０００チャンネル配列したＸ線検出器１０２で検出してデータ収集を行い、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０２を被写体の周囲を回転させながら、１回転する間に１０００回程度データ収集し( １回のデータ収集を１ビューと称する )、その収集されたデータに基づいて被写体のＸ線の断面画像を再構成する。なお、ＦＯＶ１０３は、有効視野を示すものである。このファンビームを使用したときの画像再構成式は、( 式１ )により算出される。
【数１】
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【０００３】
この( 式１ )から判るように、ファンビームの再構成では、Ｘ線検出器から得られたデータに、再構成すべきピクセルの位置に依存した重み付けを乗算して逆投影する必要があるので複雑な処理になる。すなわち、図４８に示すように、有効視野ＦＯＶ１０３に対して再構成すべき画像を構成する複数のピクセル(図４８中、格子状に密に配列された黒点 )が設定されており、Ｘ線検出器１０２の各チャンネルで得られたデータを、各ピクセル毎に重み付けとして焦点( Ｘ線源１０１のＸ線ビームの放射点Ｆ )−該当ピクセル( 黒点 )間距離Ｆpixel Ｄ(X) の２乗の逆数を乗算して逆投影する。なお、Ｆpixel Ｄは、Focus-Pixel-Distanceを意味するものである。また、直接逆投影する方法もあるが、この場合には極座標変換が必要となり複雑な計算になる。
【０００４】
そこで、ファンビームを使用したＸ線ＣＴ装置( シングルスライスＣＴ )では、現在のところ２種類の画像再構成法が考案されている。１つの方法は、ファン−パラ変換法と呼ばれるものであり、これは、図４９に示すように、ファンビームによるＸ線検出器から得られた投影データを並び替えかつ補間してパラレルビーム投影データを作成( 変換を含む )し、これにより得られたデータを、従来のパラレルビームを使用したＸ線ＣＴ装置で行われるように逆投影する方法である。データ変換の計算と補間処理などが必要になる反面、逆投影時には、ファンビームのときの再構成ピクセル毎に異なった重み付け処理などが不要で、１つのデータ( パラレルビーム投影データ )をビーム路( パラレルビームとなるときの放射点とＸ線検出器のチャンネルとを結ぶ直線 )の全てのピクセルに逆投影すれば良いので処理が単純になる。
【０００５】
他の１つの方法は、センタリング軸を使用したファンビーム再構成法であり、その詳細は特開昭５５−９９２４０号に開示している。図５０に示すように、一度ピクセル列に平行な所定の基準軸( センタリング軸)１０４にＸ線検出器から得られたデータを射影( 逆投影 )し、それを再度再構成のピクセル列毎に逆投影するものである。このように一度センタリング軸に逆投影することで、ピクセル毎に異なる重み付け処理がピクセル列毎には同一となるので、高速かつ単純な処理が可能になる。
【０００６】
このセンタリング軸を使用したファンビーム再構成法のステップを以下に説明する。
【０００７】
１．投影データData-Proj のX 線強度補正などの種々の補正とcos 項の乗算して、生データData-Rawを得る。この生データData-Rawと再構成関数とのコンボリューション演算をしてData-Conv を得る。
【０００８】
２．Data-Conv をある基準軸 (センタリング軸、例えばピクセルが配列された基準となるＸ軸及びＹ軸）上の点に( 式２ )の重み付け処理して射影し、Data-Centerを得る。この( 式２ )式において、FcpD(X) は、焦点−センタリング軸点間距離である。
【数２】
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【０００９】
３．２の処理を繰り返し、全ビューのファンビーム投影データを対応する基準軸に射影する。
【００１０】
４．基準軸に射影されたあるビューのデータData-Center を、再構成する画像の全ピクセル列に対しピクセル列毎に同一の( 式３ )の重み付けしてData-Backを得る。この得た射影データData-Back を、逆投影( 画像メモリのピクセルに相当するアドレスに加算) する。なおＡ、Ｂは、図５０に示す。
【数３】
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【００１１】
５．４の処理を全ビュー繰り返し全ビューの射影データを逆投影する。
【００１２】
なおここで、図５０を参照して( 式３ )を変形すると、
【数４】
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となり、これはファンビームの再構成式、( 式１ )の積分の中身と一致する。
【００１３】
センタリング軸に一度射影した後に各pixel 列に逆投影することで、本来ピクセル毎に異なっていた逆投影時の重み( 式１ )を、 pixel列単位では等しい重み( 式２ )にして，重みの発生の計算自体の簡便化と計算回数の削減を達成している。また、ここでは詳細には述べないが、円弧上に等角度で配列された検出器の素子と直線上に等ピッチで配列されたpixel との複雑な対応関係をも簡略化している。従来のファンビームを使用したＸ線ＣＴ装置では、以上説明した２つの方法のうちいずれかにより、高速な画像再構成処理を実現している。
【００１４】
さらに一方、図５１に示すように、Ｘ線源２０１からＸ線ビームが円錐状に放射されるコーンビームと、ファンビーム用検出器列をＺ軸方向にＮ列積み重ねたような、円筒面上に検出器の素子（Ｍチャンネル×Ｎ列）を配列した２次元Ｘ線検出器２０２とを使用して、Ｘ線透視画像を撮影するＸ線ＣＴ装置が考案されている。このようなコーンビームを使用したＸ線ＣＴ装置における代表的なコーンビーム再構成（Feldkamp再構成）は、下記の文献に開示されている。
【００１５】
"Practical cone-beam algorithm"L.A.Feldkamp, L.C.Davis, and J.W.KressJ. Opt. Soc. Am. A/Vol.1, No.6, pp.612-619/June 1984これは、数学的に厳密な再構成法であるファンビーム(2次元平面内) 再構成アルゴリズム[ Filtered-Backprojection(フィルタ補正逆投影法) ] を、Ｚ軸方向に拡張することによって得られた近似的な３次元再構成アルゴリズムである。このコーンビーム再構成法では、コーンビームによるコンベンショナルスキャンを対象としており，以下のステップからなる。なお、このコーンビームでは、２次元的な画素としてのピクセルの代わりに、図５２に示すように、３次元的な画素としてのボクセルが使用される。
【００１６】
１．投影データの重み付け投影データに、Ｚ座標に依存した項とcos 項を乗算する。
【００１７】
２．コンボリューション演算１の処理により得たデータと、ファンビームと同じ再構成関数とのコンボリューション演算を行う。
【００１８】
３．BackProjection（逆投影）
２の処理により得たデータを、Ｘ線が通過した( 焦点から検出器のチャンネルまでの) パス上に逆投影する。すなわち、焦点から逆投影するボクセルを通る直線が検出器面と交差する点を計算し、その点の周囲の２の処理のデータから逆投影するデータを補間などで作成し、それをFvoxelD(X)の２乗の逆数で重み付けして逆投影する。この逆投影は３６０°( １回転 )にわたって行なう。
【００１９】
ファンビーム再構成式と類似な式で表現すると、下記となる。なお、 FvoxelD(X)=Focus-Voxel-Distanceは、焦点−ボクセル間距離である。
【数５】
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【００２０】
この３次元再構成式( コーンビーム再構成式 )( 式４ )について、式上ではファンビーム再構成と非常に似ているが、Data-Back の逆投影方法が大きく異なることを説明する。２次元的なファンビーム再構成においては、図５３に示すように、再構成面内の全画素（ピクセル）に対して１次元に配列された検出器のデータから逆投影するのに対し、コーンビーム(Feldkamp)再構成においては、図５４に示すように、焦点と再構成するボクセル(voxel) を結んだ直線が２次元のＸ線検出器面と交差する点を求め、その交差点に関与する検出器素子から得られるデータをその直線上に位置する全てのボクセルに逆投影する。
【００２１】
従って、コーンビーム再構成で、ファンビーム再構成のようにある面を再構成する場合には、特定の検出器列かつチャンネルのデータが再構成面の一部のボクセルにのみ逆投影されるため、各ボクセルに対して逆投影するデータ（検出器列と検出器チャンネル）を選択する必要があるので、再構成ボクセルと焦点を結んだ直線とＸ線検出器面の３次元的な位置関係が重要になる。しかも、Ｚ座標が同じ検出器列を考え、その検出器素子と焦点を結んだ直線を考えた場合、ある面( 再構成面 )においてそれらの直線が通過するボクセルは、焦点を中心とした検出器面の相似図形（円筒検出器の場合、同心円）上に並ぶため、この位置関係の計算は非常に複雑になる。
【００２２】
また、Ｘ線ＣＴ装置では、図５５(ａ)に示すように、Ｘ線管とＸ線検出器が被検体周囲の同一の円軌道を周回するスキャン方法として定義されるコンベンショナルスキャン方式の他に、図５５(ｂ)に示すように、Ｘ線管とＸ線検出器が被写体周囲をらせん状に連続的に周回し、その回転と同期して被検体を載置した寝台が体軸に沿って移動するするスキャン方法として定義される連続回転方式(ヘリカルスキャン方式 )がある。
【００２３】
特に、２次元アレイ型Ｘ線検出器を使用して連続回転( ヘリカルスキャン )撮影を行ったときのFeldkamp再構成法を応用して３次元再構成法で再構成する方法は、下記文献に開示されている。
【００２４】
１．「円すいビーム投影を用いた３次元ヘリカルスキャンＣＴ」東北大学 工藤博幸，筑波大学 齊藤恒雄電子情報通信学会論文誌 DII Vol.J74-D-II,No.8,pp.1108-1114,1991年８月
２．特開平０９−０１９４２５号公報（特願平７−１６９９６３号）「Ｘ線コンピュータ断層撮影装置」
なお、上記２．特開平０９−０１９４２５号公報では、「コーンビーム状のＸ線を被検体に照射するＸ線管が被検体から見て相対的に螺旋軌道を移動しながら被検体を透過したＸ線を２次元アレイ型Ｘ線検出器で検出し、得られた投影データを逆投影することにより撮影領域内に規定された複数のボクセル各々に関するＸ線吸収率を反映した逆投影データを求めるＸ線コンピュータ断層撮影装置において、ｋ回転目のＸ線管からのコーンビームＸ線束とｋ＋１回転目のＸ線管からのコーンビームＸ線束とが重複する領域内の特定のボクセルの逆投影データを、ｋ回転目で収集した前記特定のボクセルを通るＸ線パスに沿った投影データと、ｋ＋１回転目で収集した特定のボクセルを通るＸ線パスに沿った投影データとに基づいて求めることにより、いずれか一方に基づいて求める従来に比べて画質が向上する。」と記載されている。
【００２５】
ファンビーム状のＸ線を使用してファンビーム再構成により再構成した断層面画像とコーンビーム状のＸ線を使用してコーンビーム再構成により再構成した断層立体画像とは、それぞれ長所を短所を備えており、使用用途に応じて使い分ける必要がある。例えば、ファンビーム再構成処理はコーンビーム再構成処理より高速に処理できる。また、診断の種類によっては断層立体画像より断層面画像の方が適切な場合がある。
【００２６】
しかし、ファンビーム画像とコーンビーム画像との２種類の画像を得るためには、現在ファンビーム用のＸ線ＣＴ装置とコーンビーム用のＸ線ＣＴ装置とを２台備えなければならず、コストが高くなり、操作性が悪いという問題があった。また、ファンビーム画像について、ＣＴ透視などバイオプシなどの支援のためにはファンビーム再構成した画像を複数枚表示することが必要なことがある。さらに、バイオプシにおけるＣＴ透視やＩＶＲ−ＣＴなどではファンビーム再構成した画像は後で観察することがほとんどないため、ファンビーム再構成とコーンビーム再構成の切換えについては、データ保存方法の切換え操作を同時に行う必要がある。
【特許文献１】特開平０９−０１９４２５号公報
【非特許文献１】"Practical cone-beam algorithm"L.A.Feldkamp, L.C.Davis, and J.W.KressJ. Opt. Soc. Am. A/Vol.1, No.6, pp.612-619/June 1984
【非特許文献２】「円すいビーム投影を用いた３次元ヘリカルスキャンＣＴ」東北大学 工藤博幸，筑波大学 齊藤恒雄電子情報通信学会論文誌 DII Vol.J74-D-II,No.8,pp.1108-1114,1991年８月２．特願平７−１６９９６３号「Ｘ線コンピュータ断層撮影装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
この発明は、コーンビーム状のＸ線を使用する装置で使用され、ファンビーム再構成及びコーンビーム再構成の両方を行うことができ、さらに操作性の向上を図ることができる画像再構成処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対象物に連続回転方式で照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、このＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置において、前記Ｘ線検出手段による前記対象物を透過したＸ線の検出に基づいて、断層立体画像を再構成するコーンビーム再構成を行うコーンビーム再構成手段を設け、このコーンビーム再構成手段は、断層立体画像を連続してコーンビーム再構成することを特徴する。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、コーンビーム状のＸ線を使用する装置で使用され、ファンビーム再構成及びコーンビーム再構成の両方を行うことができ、さらに操作性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の第１の実施の形態を図１〜図３３を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の構成図である。図２は、図１のガントリの外観図である。投影データ測定系としてのガントリ（架台ともいう）１は、円錐に近似したコーンビーム状のＸ線束を発生するＸ線源３と、複数のＸ線検出素子を２次元状に配列してなる２次元アレイ型のＸ線検出器５とを収容する。前記Ｘ線源３と前記Ｘ線検出器５とは、寝台６のスライド天板に載置された被検体を挟んで対向した状態で回転リング２に装備される。前記Ｘ線検出器５としては、複数( １０００チャンネル )の検出素子が、ファンビーム用の１次元的に配列された１次元アレイ型検出器を複数列( １０列 )積み重ねられたように配列されて構成されたもの(図５１参照 )で、前記回転リング２に実装される。ここで、１つの検出素子は１チャンネルに相当するものと定義する。
【００３１】
前記Ｘ線源３からのＸ線はＸ線フィルタ４を介して被検体に曝射される。被検体を通過したＸ線は前記Ｘ線検出器５で電気信号として検出される。Ｘ線制御器８は高圧発生器７にトリガ信号を供給する。この高圧発生器７はトリガ信号を受けたタイミングで前記Ｘ線源３に高電圧を印加する。これによりＸ線源３からはＸ線が曝射される。架台寝台制御器９は、前記ガントリ１の前記回転リング２の回転と、前記寝台６のスライド天板のスライドとを同期して制御する。システム全体の制御中枢としてのシステム制御器１０は、被検体から見て前記Ｘ線源３が螺旋軌道を移動するいわゆる連続回転( 例えばヘリカルスキャン )を実行するように、前記Ｘ線制御器８と前記架台寝台制御器９を制御する。具体的には、前記回転リング２が一定の角速度で連続回転し、前記寝台６のスライド天板が一定の速度で移動し、前記Ｘ線源３から連続的又は一定角度毎に間欠的にＸ線が曝射される。
【００３２】
前記Ｘ線検出器５からの出力信号は、チャンネル毎にデータ収集部１１で増幅され、ディジタル信号に変換される。このデータ収集部１１から出力される投影データは、再構成処理部１２に取り込まれる。この再構成処理部１２は、投影データに基づいてボクセル毎にＸ線吸収率を反映した逆投影データを求める。コーンビームを使用した連続回転方式のＸ線ＣＴ装置において、有効視野( ＦＯＶ、撮影領域 )は、連続回転の回転中心軸を中心として円筒形状となり、再構成処理部１２は、この有効視野に複数のボクセル( ３次元的に配置された画素 )を規定し(図５２参照)、Ｘ線検出器５からの投影データから各ボクセルの逆投影データを求める。この逆投影データに基づいて作成された３次元画像データ又は断層像データは表示装置１４に送られ３次元画像又は断層像としてビジュアルに表示される。
【００３３】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、このＸ線ＣＴ装置のジオメトリは、検出器列数 Ｍ＝２０、各列のＺ軸方向の高さ Ｄseg ＝２ｍｍ、Ｘ線検出器の厚み Ｍ×Ｄseg ＝４０ｍｍ、チャンネル数 Ｎ＝１０００、焦点−回転中心間距離 ＦＣＤ(Focus-center-Distance )＝６００ｍｍ、焦点−検出器間距離 ＦＤＤ(Focus-Detector-Distance )＝１２００ｍｍ、有効視野直径 ＦＯＶ(Field of View )＝５００ｍｍ、有効視野角（ファン角）θ＝５０°となっている。
【００３４】
図４は、前記再構成処理部１２の要部構成を示すブロック図である。２１は、コンボリューション処理及び逆投影処理におけるデータ選択、重み付け、センタリング処理、逆投影などの計算及び３次元再構成処理全体を制御するこの再構成処理部１２の制御部本体を構成する再構成処理制御部である。コンボリューション演算部２２は、前記データ収集部１１で収集された投影データをコンボリューション処理し、このコンボリューション処理により得られたコンボリューションデータは第１のデータメモリ２３に記憶される。
【００３５】
第１の逆投影部２４は、前記第１のデータメモリ２３に記憶されたコンボリューションデータを予め設定されたセンタリング面に逆投影( 射影 )処理し、この逆投影されたセンタリングデータは第２のデータメモリ２５に記憶される。
【００３６】
第２の逆投影部２６は、前記第２のデータメモリ２３-2記憶されたセンタリングデータをボクセルに逆投影( ３次元逆投影 )処理し、この逆投影された再構成データ( 画像 )は画像メモリ２７に記憶される。
【００３７】
ここで再構成についてコーンビームによる３次元再構成について、幾つかの点について考察する。再構成ボクセル列( 直線 )、センタリング面( 平面 )、検出器列( 円弧 )、検出器面( 円筒、但しデータメモリ上のように展開して考えるときは平面である)などの座標変換を伴う関係について説明する。まず、再構成ボクセル列、検出器面、センタリング面を考える。図５に示すように、１列のボクセル列( 直線 )の検出器面への投影が図６に示すような曲線になることを説明する。
【００３８】
再構成ボクセル列、検出器面、センタリング面をＺ軸方向( 上方 )から観察した図を、図７(ａ)に示す。Ｘ線検出器５のチャンネル( 検出器列 )は焦点ＦからＺ軸方向において等角度の円弧上に配列されており、図のように焦点回転( ビュー) による回転角をφ、チャンネル方向の角度をθで示す。また、この焦点位置においてセンタリング面はＸ軸上にあり( Ｘ軸Ｚ軸平面に含まれている )、Ｘ軸はセンタリング面のＸ軸であるＸcp軸に一致する。再構成ボクセル列の座標を( Ｘv ，Ｙv )…( Ｘv はボクセルと共に変化するが、Ｙvは一定 )で定義する。図７(ｂ)に示すように、線分ＦＣの長さ( 焦点−回転中心間距離 )をＦＣＤ、線分ＦＶ0 の長さ( 焦点−ボクセル間距離 )をＦＣＤ´、あるボクセルＶを考えるときに線分ＦＶをＸＹ平面へ射影したときの( 図の点線における )長さをＦＣＤ”、焦点- 検出器間距離をＦＤＤとする。また、焦点とボクセルを通る直線を引き、ＸＹ平面上での焦点からの距離がＦＣＤのときのＺ座標をＺ0 、ボクセルＶのＺ座標をＺv とする。さらに、展開した検出器面上での座標を図７(ｃ)のように横軸( Ｘdet=θ・ＦＤＤ )と縦軸( Ｚdet)とする。
【００３９】
まず、再構成ボクセル列を検出器面に投影することを考える。なお、Ｘcpは線分ＦＶのセンタリング面上でのＸ座標を示し、次の( 式５ )により求められる。
【数６】
2005095644.tif 000008
【００４０】
そこで、△ＦＣＸcpと△ＦＶo Ｘv は相似なので、次に示す関係式( 式６ )を使用して、
【数７】
2005095644.tif 000009
となる。この( 式７ )がＸv →θ変換、再構成ボクセル列の検出器面への投影におけるチャンネル方向の式である。
【００４１】
さて、線分ＦＸcpと線分ＦＣＤとの間の関係は次に示す( 式８ )であるから、( 式９ )を得る。
【数８】
2005095644.tif 000010
【００４２】
従って、再構成ボクセル列の検出器面への投影における列方向の式は、次に示す( 式１０ )となる。
【数９】
2005095644.tif 000011
【００４３】
( 式７ )から等ピッチに並んだ再構成ボクセル列を検出器面へ投影すると非線形な配列になることがわかる。従って、図中左方例えば第１ボクセルと第２ボクセルを検出器面上に投影したときの間隔（例えば２．４チャンネル分）と、図中右方例えば第５１１ボクセルと第５１２ボクセルの間隔（例えば３．５チャンネル分）とは異なり、角度θに依存して非線形な配列になる。また、( 式１０ )からＺ座標がＺv で固定された直線の再構成ボクセル列を検出器面へ投影すると角度θに依存して図６のような非線形な曲線になることがわかる。ただし、再構成ボクセル列のＺ座標Ｚv とＺdet とは比例関係にある。
【００４４】
これを示すのが図８及び図９であり、図８には、ボクセル列Ｖ、センタリング面Ｃ、検出器面Ｄとそれぞれの変数および端点と中心点の定義を示す。なお、図１０には、ボクセル列Ｖとセンタリング面Ｃとを示す。このボクセル列Ｖに対してセンタリング面Ｃは平行に配置されている。図９(ｂ)に示した直線であるボクセル列のセンタリング面への投影も、図９(ｃ)に示すように直線になる。ボクセルのピッチとセンタリング面上の点のピッチは一定の比になっており、歪みは全く生じない。すなわち、逆投影すべきデータが、センタリング面上で直線かつ等ピッチであれば、当然そのボクセルへの逆投影も直線かつ等ピッチとなる。すなわち、ボクセルとセンタリング面との関係は単純な拡大縮小関係となる。
【００４５】
しかし、ボクセル列を検出器面に投影すると、図９(ａ)に示すように、チャンネル方向、列方向ともに非線形な歪みが発生する。しかし、Ｚ座標Ｚv の異なる２本のボクセル列の投影が示すように、検出器面上の２本のボクセル列の投影像どうしの間には、上述の拡大縮小関係的な比例関係が成立している。
【００４６】
以上の考察をふまえて、最も単純なコーンビームの再構成法は、以下に説明するステップである。
【００４７】
１．Ｘ線検出器からの投影データをＸ線強度補正等の補正処理後、Feldkamp重みづけ処理し、データメモリに記憶させる。
【００４８】
２．データメモリに記憶された補正投影データを再構成関数とコンボリューション処理し、データメモリに記憶させる。
【００４９】
３．( 式７ )および( 式１０ )に従って逆投影するボクセル列を検出器面に投影した投影曲線を計算し、逆投影するデータを選択してそのアドレスを発生させる。
【００５０】
４．該当するデータを読み出し、所定の重みづけ処理後、画像メモリ該当するボクセルの位置に加算する。
【００５１】
これを“直接逆投影法”と称する。３の処理は、予め投影曲線を計算しておきテーブルとしてデータメモリ等に記憶しておいても良い。これを“テーブル法”と称する。いずれの方法でも投影曲線は近似曲線でも良い。
【００５２】
また、図９における考察とは逆に、検出器面上（あるいはデータメモリ上）のピッチおよび直線がセンタリング面に投影される場合を検討する。前述の( 式５)と、( 式１０の変形 )を( 式８ )により解いた( 式１１ )を次に示す。
【数１０】
2005095644.tif 000012
【００５３】
また、センタリング面上の直線が検出器面上に投影される場合は、次の( 式７の変形 )及び( 式１１の変形 )となる。
【数１１】
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【００５４】
従って、( 式７ )及び( 式１０ )に従った非線形歪みの代わりに、( 式５ )及び( 式１１ )に従った非線形歪みが発生する。
【００５５】
これを示すのが図１１である。図１１(ｂ)に直線で示された検出器列の全チャンネルのデータをセンタリング面に投影すると、図１１(ｃ)に示すように、上述の非線形( 式４及び式８ )によってＸcp、Ｚcp方向共に歪む。Ｚ方向の歪み及びＸ方向の等ピッチの配列の歪みは、共に図９の場合とは逆になる。前述のようにセンタリング面と再構成ボクセル列との間に歪みはないが、図１１(ａ)に示すように、検出器列の全チャンネルのデータをボクセルに投影すると同様の歪みが発生する。すなわち、図１１(ｃ)に示す前述のセンタリング面への投影のＺ方向の歪み及びＸ方向の等ピッチの配列の歪みと図１１(ａ)に示すボクセルへの投影のＺ方向の歪み及びＸ方向の等ピッチの配列の歪みとは、同様のもので拡大・縮小関係になっている。
【００５６】
そこで、センタリング面上で補間処理などによってデータのリサンプリングを行い、直線上に等ピッチでデータが並ぶように処理する。その結果が図１２(ａ)である。センタリング面上の座標系Ｘcp、Ｚcpと再構成ボクセルの座標系Ｘv 、Ｚv の関係は、( 式５ )、( 式６ )、( 式９ )、( 式１０ )を応用して、次の( 式１２)及び( 式１３ )を得る。
【数１２】
2005095644.tif 000014
【００５７】
従って、再構成ボクセルにおいてスライス位置Ｚ＝Ｚcpのアキシャル断面を再構成するとき、そのアキシャル断面を図１２(ｂ)に示すような正方形に内接する円形ＦＯＶと考えると、( 式１２ )、( 式１３ )でＺv を断面内で常に定数、ボクセル列内でＹv を定数とし、ボクセル単位でＸv を変化させることになる。従って、( 破線で示す )正方形とその内接する円形ＦＯＶの投影は、( 破線で示す )台形とそれに内接する円の変形( 図示せず )になる。また、ボクセル列をセンタリング面に投影した直線は、ボクセル列の位置に対応してセンタリング面内を上下に平行移動する。そこで、逆投影するボクセル列に対応するＺ座標Ｚcpを( 式１３ )で求め、逆投影するボクセルに対応するＸ座標Ｘcpを( 式１２ )で求め、対応するデータを目的のボクセルに逆投影する。これを全ボクセルに全ビュー繰り返して逆投影を行う。
【００５８】
式で表現すると下のようになる。なお、ＦdpＤは焦点−検出器素子間距離であり、ＦcpＤ( Ｘ，Ｚ )は焦点−センタリング点間距離である。
【数１３】
2005095644.tif 000015
【００５９】
ここで、( 式１４ )は、コンボリューション処理したデータを示す式であり、( 式１５ )は、センタリング処理したデータを示す式であり、( 式１６ )は、ボクセルに逆投影したデータを示す式である。
【００６０】
この( 式１６ )は、さらに
【数１４】
2005095644.tif 000016
となり、この( 式１７ )は３次元再構成式( 式３ )と一致する。
【００６１】
すなわち、この発明のセンタリング面を使用した３次元再構成法( コーンビーム再構成法 )のステップを以下に説明する。
【００６２】
１．再構成処理制御部２１は、データ収集部１１からの投影データData-ProjをＸ線強度補正などの補正処理して生データData-Rawを得て、第１のデータメモリ２３に記憶させる。
【００６３】
２．再構成処理制御部２１はコンボリューション演算部２２により、第１のデータメモリ２３のデータを読み出し、Feldkamp重みづけ( ( 式１４ )の第１項 )処理後、再構成関数Conv-Function とコンボリューションし( ( 式１４ )の第２項) 、第１のデータメモリ２３に記憶させる。
【００６４】
３．再構成処理制御部２１は第１の逆投影部２４により、第１のデータメモリ２３に記憶されたコンボリューションデータに基づいて、次の(i) あるいは(ii)のいずれか一方により( 式１５ )のセンタリング処理を行う。
【００６５】
(i) ( 式５ )及び( 式１１ )に従って、検出器面のデータをセンタリング面に投影した投影曲線を計算し、コンボリューションデータに重み付けを行った後にセンタリング面に射影してセンタリングデータを計算し、更にセンタリング面上のセンタリングデータを図１２(ａ)のように格子状にリサンプリングして、第２のデータメモリ２５に記憶する。
【００６６】
(ii) ( 式７変形 )及び( 式１１変形 )に従って、センタリング面上で(i) でリサンプリングしたような格子状のデータの位置を検出器面に投影した投影点の位置を計算し、投影点周囲の４個 (２列×２CH) の検出器素子のコンボリューションデータを重みづけ加算後に( 式１５ )の３次元逆投影における重み付けを行ってセンタリング面に射影してセンタリングデータData-Center を計算し、第２のデータメモリ２５に記憶する。
【００６７】
４．再構成処理制御部２１は、( 式１２ )及び( 式１３ )に従って、再構成するボクセル (列) をセンタリング面に投影した投影点 (直線) を計算し、逆投影するデータを例えば４個つ (２列×２CH) 選択してそのアドレスを発生させる。
【００６８】
５．再構成処理制御部２１は第２の逆投影部２６により、第２のデータメモリ２５から該当するセンタリングデータData-Center を読み出し、データ数が複数の場合は重みづけ加算し、２次元ファンビーム再構成におけるセンタリングデータの逆投影時と同様に、Ａ／Ｂの２乗の重みづけ処理後（この正当性は( 式１７)にて証明済み）、画像メモリ２７の該当するボクセルの位置に加算する。以上で３次元再構成ができる。なお、この３次元再構成処理の流れを図１３に示す。
【００６９】
なお、上述した３の処理及び５の処理における検出器面上の点又はセンタリング面上の点からセンタリング面上の点又はボクセルへの逆投影( 射影 )データの計算では、４点Bi-Linear 補間等の線形補間やSpline補間等の非線形補間、あるいはその他の補間を使用してリサンプリングしても良いものである。さらに、補間を行わずに、例えばNearest Neighborとして、該当する投影点に最も近い点を選択して逆投影データを計算しても良い。なお、４点Bi-Linear 補間においては、１つの投影点に対して例えばｊ列及びｊ＋１列とｎチャンネル及びｎ＋１チャンネルの４点Data(j,n) ，Data(j,n+1)，Data(j+1,n) ，Data(j+1,n+1) が補間するデータとして計算対象となる。このとき、４点Bi-Linear 補間においては、以下の計算が行われる。
【００７０】
Data(j,n) ×ｗch＋Data(j,n+1) ×( １−ｗch )…ＣＨ(j) Data(j+1,n) ×ｗch＋Data(j+1,n+1) ×( １−ｗch )…ＣＨ(j+1) ＣＨ(j) ×ｗro＋ＣＨ(j+1) ×( １−ｗro )…ＳＥＧ(j,j+1) 
以上の処理を複数の投影点について順番に繰り返して処理することになる。すなわちＣＨ(j) を計算し、次にＣＨ(j+1) を計算し、それらの計算結果によりＳＥＧ(j,j+1) を計算する。そして次の投影点について、ＣＨ(j) を計算し、次にＣＨ(j+1) を計算し、それらの計算結果によりＳＥＧ(j,j+1) を計算する。以下同様にして各投影点について、繰り返して補間処理が行われる。この繰り返し補間処理は時間がかかる。そこで、ＣＨ(j) とＣＨ(j+1) とをそれぞれ並列処理し、この並列処理を連結するようにＳＥＧ(j,j+1) をパイプライン処理することにより、処理時間を短縮して、２点補間とほぼ同じ処理時間で補間処理を行うことができる。
【００７１】
また、センタリング列数がボクセル列数以上の場合、Nearest Neighborとして該当する投影点に最も近い点を選択して逆投影データを計算することにより、画像劣化が少なく、計算回数が４点Bi-Linear 補間に比べて約１／３になり処理時間が短縮されるという効果が得られる。
【００７２】
ここでは省略したが、シングルスライスＣＴ( ファンビームＣＴ )と同様にチャンネル方向の非線形と逆投影時の重み発生の簡便化だけを図る目的で、３の処理でのセンタリング面上でのリサンプリング処理を省略し、４の処理で逆投影するボクセルに対応するセンタリングデータに該当するような投影曲線を発生させても良い。リサンプリング処理を省略する代償として逆投影時の投影曲線が複雑になるが、トータルの補間回数が減るというメリットがある。
【００７３】
なお、この実施の形態及び以降の実施の形態においては、円筒型Ｘ線検出器を持つコーンビームＸ線ＣＴ装置について記述したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１４に示すような平面型Ｘ線検出器を持つコーンビームＸ線ＣＴ装置でも同様の効果が得られるものである。すなわち、図１５に示すように、有効視野ＦＯＶ中の直線矢印及び破線矢印で示されたボクセル列について、平面型Ｘ線検出器面への投影では、図１６に示すように、傾いた直線矢印及び破線矢印になるのが、チャンネル方向( 横方向 )の歪み( 非線形な歪みを含めて )は発生しない。さらに、列方向( 縦方向 )についても歪みは発生しないが、その投影線が傾斜した直線となるため、円筒型Ｘ線検出器の場合に比べて軽減されるものの、データ選択及び逆投影時の重み発生は複雑である。
【００７４】
そこで、仲介的にセンタリング面への逆投影( 射影 )するセンタリング処理を行うことによって、図１７に示すように、有効視野ＦＯＶ中の直線矢印及び破線矢印で示されたボクセル列の平面型Ｘ線検出器面への投影すると、ボクセル列単位での逆投影データ計算に使うセンタリング列を固定できるので、データ選択、重み発生を共に単純にすることができる。なお、逆投影時の重みについて、ボクセル単位の計算からボクセル列単位の計算に削減できることは円筒型Ｘ線検出器の場合と同様である。また、センタリング列数を増やせば、補間精度を向上する等の効果も円筒型Ｘ線検出器の場合と同様である。
【００７５】
ところで、補間を繰り返すと画像に生じるボケが増幅してしまう。しかし、投影曲線と重みの簡単化のために、センタリング面に一度逆投影後にボクセルへ逆投影する場合、２回の補間は避けられない。すなわち、図１８に示すように１回補間の場合に、ボクセルデータＤＢが、検出器列をボクセルへ逆投影した( オリジナルの )データ位置( Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ３)に対して、Ｄ１とＤ２との間を８：１に分ける位置にあるとき、ＤＢ＝( １／９ )×Ｄ１＋( ８／９ )×Ｄ２となり、データ位置Ｄ１とＤ２とにより確定し、Ｄ３等の他のデータの干渉が完全に排除されている。一方、図１９に示すようにセンタリング面に一度逆投影する２回補間の場合には、まず、センタリング点Ｄc1及びＤc2が、検出器列をセンタリング面へ逆投影( 射影 )した( オリジナルの )データ位置( Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ３ )に対して、Ｄ１とＤ２との間を５：４に分ける位置及びＤ２とＤ３との間を２：１に分ける位置にあるとき、Ｄc1＝( ４／９ )×Ｄ１＋( ５／９ )×Ｄ２Ｄc2＝( １／３ )×Ｄ２＋( ２／３ )×Ｄ３となり、さらに、ボクセルデータ( 点 )ＤＢが、Ｄc1とＤc2との間を３：５に分ける位置にあるとき、 ＤＢ＝( ５／８ )×Ｄc1＋( ３／８ )×Ｄc2 ＝( ５／１８ )×Ｄ１＋( １７／３６ )×Ｄ２＋( １／４ )×Ｄ３となる。すなわち、実際にはボクセルデータＤＢは、Ｄ１とＤ２との間にあるにもかかわらず、２回の補間によりＤ３の干渉項が加わりその分だけＤ１及びＤ２の項も誤差を含むようになり、実際の画像においてボケが増幅することになる。がそこで、補間の精度を向上することにより画像に生じるボケを減少させることが必要になる。
【００７６】
補間精度を向上する方法としては、次に示す２つの例がある。図２０は高精度な２回補間の第１の例である。検出器列をセンタリング面へ逆投影( 射影 )した( オリジナルの )データ位置( Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ３ )と一致するように、センタリング面上でセンタリング点(Ｄc1，Ｄc4，Ｄc6 )を設定すると共に、それらの各センタリング点の間に等ピッチで補間点( Ｄc2，Ｄc3，Ｄc5 )を設定したことである。これにより２回補間のボケを減少させることができる。例えば、ボクセルデータＤＢが、Ｄc3とＤc4との間を２：１に分ける位置にあるとき、ＤＢ＝( １／３ )×Ｄc3＋( ２／３ )×Ｄc4＝( １／９ )×Ｄ１＋( ８／９ )×Ｄ２となり、オリジナルのデータ位置においてＤ３の干渉項を完全に排除している。しかし、センタリング面上における検出器列の投影曲線は非線形な歪みを持ち、隣接するチャンネル間すなわちＸcp方向に隣接したセンタリング点におけるオリジナルの検出器データが存在するＺcp座標が微妙に食い違ってくるため、全部のセンタリング列でオリジナルのデータ位置に補間点( センタリング点 )を設定することは困難である。
【００７７】
図２１は、高精度の２回補間の第２の例である。等ピッチの補間点( センタリング点 )の個数を計算時間とのバランスから可能なだけ多数にしたもので、オリジナルのデータ位置には必ずしも補間点は存在しなくても良い。しかし、少なくとも検出器列の個数よりセンタリング列の個数を多くしたことにより、大部分の位置において補間精度は高く、補間によるボケが生じるのは第２回目の補間位置( ボクセル )がオリジナルのデータ位置を挟む第１回目の補間点２点の間にあるとき（例えばＤc9とＤc10 の間）だけである。
【００７８】
例えば、ボクセルデータＤＢが、Ｄc8とＤc9との間を１：１に分ける位置にあるとき、ＤＢ＝( １／２ )×Ｄc8＋( １／２ )×Ｄc9＝( １／１０ )×Ｄ１＋( ９／１０ )×Ｄ２となり、オリジナルのデータ位置においてＤ３の干渉項を完全に排除している。また、ボクセルデータＤＢが、Ｄc9とＤc10 との間を１：１に分ける位置( 丁度Ｄ２に対応する位置 )にあるとき、 ＤＢ＝( １／２ )×Ｄc9＋( １／２ )×Ｄc10 ＝( １／４０ )×Ｄ１＋( １４／１５ )×Ｄ２＋( １／２４ )×Ｄ３となり、Ｄ３( この場合ではＤ１も該当する )の干渉項が排除されていないが、Ｄ１，Ｄ３の重み( 係数 )がＤ２に比べて小さいので、従来のボケよりは減少されており、しかもこのボケが発生する範囲は、上述したように、Ｄc9とＤc10 との間の距離に限定される。
【００７９】
これをセンタリング面に応用した例を図２２に示す。図２２(ａ)は検出器列５列のセンタリング面への投影曲線であり、オリジナルのデータ位置を示す。前述の第１の実施の形態において説明したセンタリング面を使用した３次元再構成法( コーンビーム再構成法 )のステップに記載されているように、このオリジナルデータからセンタリング面において格子状に配列されたセンタリングデータを作成する。格子の列（センタリング列）の数を検出器列数と同じ数の５列とした場合を、図２２(ｂ)に示す。あるボクセル列に逆投影するデータ位置を直線Ｓで示した。２列目のセンタリング列Ｃ２は軽い重みで補間に使用され、３列目のセンタリング列Ｃ３は重い重みで補間に使用される。この補間に使用されるデータの幅がＺcp方向に広くなり、ボケが生じることが分かる。これは図１９の２回補間の例に相当する。
【００８０】
さて、センタリング列の数を検出器列数より多くした例( １０列 )を図２２(ｃ)に示す。あるボクセル列に逆投影するデータ位置を上と同様に直線Ｓで示した。４列目のセンタリング列Ｃ４は軽い重みで補間に使用され、５列目のセンタリング列Ｃ５は重い重みで補間に使用される。この補間に使われるデータの幅がＺcp方向に狭くなり、ボケを抑制できることが分かる。これは図２１の高精度な２回補間の第２の例に相当する。なお、図２１において補間方法は同様に距離の逆比による線形１次補間である。しかし、例に示した矢印の点( Ｄc8とＤc9との間にＤＢが位置する場合 )の補間精度は非常に高い。また、検出器列数に対してセンタリング列数を格段に多くして（例えば検出器列５列に対してセンタリング列５０列あるいは５００列）、第２回目の補間を０次補間すなわち最も近いセンタリング列を選択するNearest Neighborにしても良いものである。
【００８１】
ここで、この発明の要旨であるコーンビーム再構成とファンビーム再構成の切換可能にする構成について３つの例を説明する。第１の例は、発生させる投影曲線を切換える方法である。図２３に示すように、再構成処理制御部２１に再構成法指定部２１-1及び投影曲線計算部２１-2を備えた構成とし、再構成法指定部２１-1により指定された(設定又は決定された )再構成法に応じて、投影曲線計算部２１-2は投影曲線又は投影直線を発生させる。
【００８２】
このような構成で行われる再構成処理は、１．再構成法指定部２１-1により、コーンビーム再構成が指定されている時には、投影曲線計算部２１-2により、図５に示すようにボクセル列を検出器面に投影した図６に示す投影曲線を発生させ、その後、再構成処理制御部２１は、その投影曲線に対応する逆投影データを求め( コーンビーム再構成処理( ３次元再構成処理))、画像メモリ２７に加算して画像を記憶させる。
【００８３】
２．再構成法指定部２１-1により、ファンビーム再構成が指定されているときには、投影曲線計算部２１-2により、図２４(ａ)に示すように、ある検出器列の中心を通る（あるいは図２４(ｂ)に示すように複数の検出器列間に）検出器列( スライス面 )に平行な投影直線を発生させ、その後、再構成処理制御部２１は、その投影直線に対応する逆投影データを求め( ファンビーム再構成処理 )、画像メモリ２７に加算して画像を記憶させる。
【００８４】
このファンビーム再構成において、再構成処理制御部２１は、データ選択処理及び補間重み発生処理で、以下に説明する(1) と(2) とのいずれか一方の方法を取ることができる。
【００８５】
(1) 図２５(ａ)に示すように、発生した直線に最も近い１つの検出器列のデータを選択し、１００％重み付けする。
【００８６】
(2) 図２５(ｂ)に示すように、発生した直線に近い複数の検出器列のデータを選択し、重み付け補間( 加算) する。前者の選択した１検出器列のデータの１００％重み付けを行えば、各検出器列毎に複数スライスの画像を同時に再構成することが可能である。また、後者の選択した複数の検出器列の重み付け補間を行えば、複数の検出器列のデータを束ねてファンビームと見なして再構成することができる。なお、この再構成処理のフローチャートを図２６に示す。
【００８７】
第２の例は、コンボリューションデータの第１のデータメモリ２３への書込み制御を切換える方法である。図２７に示すように、再構成処理制御部２１に再構成法指定部２１-1及びデータ制御部２１-3を備えた構成とし、再構成法指定部２１-1により指定された再構成法に応じて、データ制御部２１-3はコンボリューションされたデータの第１のデータメモリ２３への記憶を制御する。このような構成で行われる再構成処理は、１．再構成法指定部２１-1により、コーンビーム再構成が指定されている時には、データ制御部２１-3により、図２８に示すように、各検出器列のコンボリューションデータをそれぞれ第１のデータメモリ２３の対応する領域に記憶させ、その後、再構成処理制御部２１が投影曲線を計算、逆投影するデータを求め、画像メモリ２７に加算して画像を記憶する。
【００８８】
２．再構成法指定部２１-1により、ファンビーム再構成が指定されている時には、データ制御部２１-3により、図２９(ａ)又は図２９(ｂ)に示すように、同じ１列のコンボリューションデータを第１のデータメモリ２３の領域に多重記憶させる。その後、再構成処理制御部２１が投影曲線を計算、逆投影するデータを求め、画像メモリ２７に加算して画像を記憶する。
【００８９】
以上のように、全部あるいはある範囲の検出器列のデータを列方向に同じにすることでファンビーム再構成に切換えることができる。なお２．で第１のデータメモリ２３の全ての列の領域に記憶させる１列のコンボリューションデータは、例えば図２９(ａ)に示すように、ある検出器１列(図中第３列目 )であっても良いし、また、例えば図２９(ｂ)に示すように複数の検出器列のデータ( 例えば第２列目と第３列目のコンボリューションデータ )を、重み付け補間( 加算 )して作成したデータ( ＝０．４×第２列目＋０．６×第３列目 )であっても良い。後者の複数の検出器列の重み付け補間を行えば、複数の検出器列のデータを束ねてファンビームと見なして再構成することができる。なお、この再構成処理のフローチャートを図３０に示す。
【００９０】
第３の例は、図３１に示すように、前記再構成処理部１２が、センタリング面を使用した３次元再構成処理( ゲートアレイ等による )又は直接逆投影法による再構成処理( テーブル法を使用しても良い )を行う( 汎用コンピュータ等による)コーンビーム再構成ユニット１２-1と、従来の技術で説明したようなファン−パラ変換再構成処理又はセンタリング軸を使用した再構成処理等のファンビーム再構成処理を行う( よく知られているゲートアレイによる )ファンビーム再構成ユニット１２-2とから構成されていており、それらの再構成ユニットを切換えて使うものである。なお、この第３の例は、ハードウエア的に上述したように実現しても良いが、この再構成処理部１２が汎用コンピュータからなる場合には、コーンビーム再構成処理のプログラムとファンビーム再構成処理のプログラムの２種類のプログラムを持ち、両者を選択して起動することでソフトウエア的に実現しても良い。
【００９１】
なお、ファンビーム再構成する場合( ファンビーム再構成ユニット１２-2に切換えた場合 )、センタリング軸を使用した再構成処理においては、図３２に示すように(図１２参照 )、１つの画像( 断層面 )を形成するためには、センタリング面上の１列( Ｚcp座標が同じデータからなる )のセンタリング列( センタリング軸 )Ｓをその画像の各ボクセル列( 実質的にはピクセル列と同じ )へ逆投影すれば良い。このとき、焦点〜再構成ボクセル列の長さと焦点〜センタリング列Ｓの長さとの拡大縮小関係が存在し、センタリング列のうち逆投影するデータは、各ボクセル列に対して範囲( 両端の位置 )が異なる。
【００９２】
以下、前述した第１の例〜第３の例における複数の検出器列のデータを束ねてファンビームと見なして再構成する場合の、データを束ねるタイミング、束ねるデータの選択方法、束ねる枚数に関して説明する。なお、第３の例においても、Ｘ線検出器は複数の検出器列から構成された２次元アレイ型であるので、得られた各列のデータを有効に使用するために、ファンビーム再構成において列方向にデータを束ねる処理を行うことになる。
【００９３】
まず、データを束ねるタイミングは、第１の例の場合には、投影直線計算後の逆投影直前である。投影直線から逆投影するデータを計算するときに、例えば投影直線に近い検出器４列分のデータを、例えば(0.1, 0.33, 0.33, 0.24 )というように重み付け加算すれば、４列分のデータを束ねることになる。再構成処理制御部２１がデータ数及び重み付けを決定し、その重み付けは線形又は非線形のいずれでも良い。
【００９４】
第２及び第３の例の場合には、以下の２通りのデータを束ねるタイミングがあり、いずれを使用しても良いものである。
【００９５】
１．コンボリューション処理を行った後に、コンボリューションデータを重み付け加算して束ねる。
【００９６】
２．生データの段階で重み付け加算して束ねておき１列のデータと見なしてcos ( 余弦関数 )の重み付けと関数とのコンボリューション演算を行って、作成したデータを第１のデータメモリ２３に記憶させるなどして再構成する。ただし、第２の例ではデータ制御部２１-3に、第３の例においても該当する制御部に、再構成する位置の情報( 検出器列 )を予め入力しておく必要がある。
【００９７】
次に、束ねるデータの選択方法及び束ねるデータ数は、以下の６通りがある。
【００９８】
１．全列のデータを使って複数データに束ねる。
【００９９】
全検出器列のデータを１回づつ使って複数のデータを作成する。例えば、図３３(ａ)に示すように、全部で２０列ある検出器のデータを、５列づつ重み付け加算して４つのデータを作成する。
【０１００】
２．中央部に位置する検出器列のデータだけを使用して複数データに束ねる。
【０１０１】
両端に位置する検出器列は、コーン角が大きいのでデータの精度が低下する。従って、両端に位置する検出器列のデータは使用せずに、中央部に位置する検出器列のデータだけを使用して複数のデータを作成する。例えば、図３３(ｂ)に示すように、全部で２０列ある検出器列のうち両端に位置する検出器列４列づつ( 計８列) のデータは使用せずに、中央に位置する検出器列( 第５列目から第１６列目までの計１２列 )のデータを、４列づつ重み付け加算して３つのデータを作成する。
【０１０２】
３．中央部の検出器列のデータだけで１つのデータを作成する。
【０１０３】
両端に位置する検出器列のデータは使用せずに、中央部に位置する検出器列のデータだけを使用して１つのデータを作成する。例えば、図３３(ｃ)に示すように、全部で２０列ある検出器列のうち両端に位置する検出器列４列づつ( 計８列) は使用せずに、中央に位置する検出器列( 第５列目から第１６列目までの計１２列 )のデータを、重み付け加算して１つのデータを作成する。
【０１０４】
４．一定間隔でデータを抜いて束ねる。
【０１０５】
一定間隔でわざとデータを抜いて、その間の検出器列のデータを束ねて複数のデータを作成する。例えば、図３３(ｄ)に示すように、２０列のデータを７列おきに１列空けて、６列づつ重み付け加算して３つのデータを作成する。
【０１０６】
５．オーバーラップさせて束ねる。
【０１０７】
幾つかの検出器列のデータは、複数回使用して複数のデータを作成する。例えば、図３３(ｅ)に示すように、２０列の検出器列のうち両端に位置する検出器列８列×２( 第１列目〜第８列目、第１３列目〜第２０列目 )のデータ及び中央部に位置する検出器列８列( 第７列目〜第１４列目 )のデータを重み付け加算して３つのデータを作成する。重複部( 第７，８列目及び第１３，１４列目 )がある。
【０１０８】
６．束ねるデータ数をそれぞれ変える。
【０１０９】
作成するデータによって使う検出器列数を変える。例えば図３３(ｆ)に示すように、２０列の検出器列のうち検出器列を６，８，６列づつ重み付け加算して３つのデータを作成する。
【０１１０】
なお、以上１、２、４、５、６を組み合わせてデータ作成しても良い。例えば、２、５、６を組み合わせて、図３３(ｇ)に示すように、両端に位置する検出器列４列づつ( 計８列) のデータは使用せずに、中央部に位置する１２列の検出器列のうち、４列の検出器列( 第５列目〜第８列目 )、８列の検出器列( 第７列目〜第１４列目 )、４列の検出器列( 第１３列目〜第１６列目 )のデータを重み付け加算して３つのデータを作成する。重複部( 第７，８列目及び第１３，１４列目 )がある。
【０１１１】
上述した束ね方以外にも、Ｘ線検出器や被検体( 対象 )の条件によって束ね方を変えても良い。また、重み付け加算でなく、単純平均加算などでも良い。
【０１１２】
このような構成のこの第１の実施の形態においては、例えば、以下に説明するようにしてＸ線撮影が行われる。
【０１１３】
１．操作者は低線量透視下のバイオプシを行うため、スキャンモードを切り換える。
【０１１４】
２．システム制御部１０は、再構成法が「コーンビーム再構成」から「ファンビーム再構成」に切換えられると再構成処理部１２に指示して、ファンビーム再構成法に切換える。
【０１１５】
３．システム制御部１０はデータ処理方法を「データ保存なし」、表示方法を「リアルタイム画像表示」に切換える旨操作者に伝える。
【０１１６】
４．操作者は確認してスキャンを開始する。
【０１１７】
５．システム制御部はＸ線制御器8 に指示してＸ線を照射し、データ収集部１１でデータ収集し、データ束ねなどの処理を加えて再構成処理部１２でファンビーム再構成する。
【０１１８】
６．再構成処理部１２で次々に再構成される画像を表示装置１４のモニタに更新表示する。
【０１１９】
７．再構成に使われなくなったデータはデータ記憶装置（ハードディスクあるいはメモリ）に保管せず、データは上書きされる。
【０１２０】
８．４〜７の処理が繰り返され、スキャンが終了する。モニタには最後に再構成した画像を表示し続ける。
【０１２１】
９．操作者は気胸など検査による副作用の有無を確認するため、ボリューム撮影モードに切換える。
【０１２２】
１０．システム制御部１０は、再構成法が「ファンビーム再構成」から「コーンビーム再構成」に切換えられると再構成処理部１２に指示して再構成法を切換える。
【０１２３】
１１．システム制御部はデータ処理方法を「データ保存あり」表示方法を「ボリューム画像表示」に切換える旨操作者に伝える。
【０１２４】
１２．操作者は確認してスキャンを開始する。
【０１２５】
１３．システム制御部はＸ線制御器８に指示してＸ線を照射し、データ収集部11でデータ収集し、再構成処理部１２でコーンビーム再構成する。
【０１２６】
１４．再構成処理部１２で再構成されるボリューム画像をモニタに表示する。
【０１２７】
１５．再構成に使われなくなったデータはデータ記憶装置（ハードディスクあるいはメモリ）に保管する。
【０１２８】
１６．スキャンが終了する。操作者は画像を見て検査を終了する。上記のように、再構成法に連動してデータ保管、表示画像の種類などを切り換える。あるいは表示画像枚数も、ファンビーム再構成の透視時には３枚、コーンビーム再構成時には１枚、というように切換えても良い。
【０１２９】
このようにこの第１の実施の形態によれば、コーンビーム状のＸ線を使用するＸ線ＣＴ装置において、コーンビーム再構成及びファンビーム再構成の両方を切換えて行うことができ、その切換えに連動して、データ保管( データの記憶保存・非保存 )や表示画像の種類を切換えることができる。
【０１３０】
特に、ファンビーム再構成においては、所望の厚さ( 任意の厚さ )の断層面画像を１枚又は同時に複数枚再構成することができる。
【０１３１】
この発明の第２の実施の形態を図３４〜図４０を参照して説明する。この第２の実施の形態は、前述した第１の実施の形態のシステム構成と基本的に同一であり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。なお、前述の第１の実施の形態において、画像再構成法は、マニュアル操作により技師( 医師 )等が指定しても良いし、また何らかの自動的に判断する手段を設けて自動的に指定するものでも良いものである。
【０１３２】
この第２の実施の形態では、画像再構成法を自動的に切換える具体的な例としての第１〜第３の方法を示す。
【０１３３】
再構成法を自動的に切換える第１の方法は、スライス位置によって検出器列のボクセル面への投影曲線を発生方法を切換え可能なものである。
【０１３４】
図３４は、この第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理制御部２１の第１の方法を達成する構成を示すブロック図である。スライス位置を判定するスライス位置判定部２１-4により、スライス位置の情報が再構成法指定部２１-1に供給され、この再構成法指定部２１-1は、この供給されたスライス位置の情報に基づいて再構成法を指定する。前記投影曲線計算部２１-2は、再構成法指定部２１-1により指定された再構成法に応じて、コーンビーム再構成用の投影曲線又はファンビーム再構成用の投影曲線を発生させる。
【０１３５】
このような構成のこの第２の実施の形態の第１の方法においては、図３５に示す再構成処理制御部２１が行う再構成処理に基づいて画像の再構成が行われる。まず、ステップ１( ＳＴ１ )の処理として、再構成するスライス位置が、Ｘ線源の回転によりコーンビームの中心軸が形成する断層面としてのMidPlane域に含まれるか否かを判断する。例えばＸ線検出器の検出器列の総数が２０の場合、Ｘ線源とＸ線検出器とを真正面に対向させたときには、一般的には、MidPlaneはＸ線源( 焦点 )からのコーンビームの中心線が含まれる断層面であり、この２０列のＸ線検出器の場合、検出器列１０番目( Ｎｏ．１０ )と１１番目( Ｎｏ．１１)との間に挟まれ、そのMidPlane域は検出器列１０番目( Ｎｏ．１０ )と１１番目( Ｎｏ．１１ )とを含む。従って、MidPlaneを挟む上下の２スライス( Ｎｏ．１０又はＮｏ．１１ )以外のスライス位置( 例えばＮｏ．２０ )を再構成する場合には、スライス位置がMidPlane域に含まれないと判断し、ステップ２( ＳＴ２ )の処理として、コーンビーム再構成を指定し、ステップ３( ＳＴ３ )の処理として、図３６(ａ)に示すような投影曲線を発生させ、ステップ４( ＳＴ４ )の処理として、発生した投影曲線に対応する検出器列のデータを選択し、その選択されたデータに重み付け・加算を行い、逆投影データを算出してコーンビーム再構成を行う。
【０１３６】
また、ステップ１の処理で、Ｎｏ．１０又はＮｏ．１１のスライス位置を再構成を再構成する場合には、スライス位置がMidPlane域に含まれると判断し、ステップ５( ＳＴ５ )の処理として、ファンビーム再構成を指定し、ステップ６( ＳＴ６ )の処理として、焦点( Ｘ線源 )位置と再構成ボクセルの位置関係で決定される投影曲線を無視して図３６(ｂ)に示すような投影直線を発生させ、ステップ７( ＳＴ７ )の処理として、発生した投影直線に対応する検出器列のデータを選択し、その選択されたデータに重み付け・加算を行い、逆投影データを算出してファンビーム再構成を行う。
【０１３７】
第１の実施の形態でも説明したように、コーンビーム再構成の処理やファンビーム再構成の処理は各種変形( 束ね処理を含む )が可能であり、この第２の実施の形態では、再構成の切換えを指定するのにスライス位置により依存してスライス位置が決定されれば自動的に最適な再構成法が指定される点に特徴がある。また、上述した再構成処理では、複数のスライス位置を指定することにより、複数のスライス画像を異なる再構成法で同時に再構成することが可能となる。
【０１３８】
再構成法を自動的に切換える第２の方法は、スライス位置によって第１のデータメモリ２３へデータを記憶する制御が切換え可能なものである。図３７は、Ｘ線ＣＴ装置の再構成処理制御部２１の第２の方法を達成する構成を示すブロック図である。スライス位置判定部２１-4によりスライス位置の情報が再構成指定部２１-1に供給され、この再構成法指定部２１-1は、この供給されたスライス位置の情報に基づいて再構成法を指定する。前記データ制御部２１-3は、再構成法してイブ２１-1により指定された再構成法に応じて、コンボリューションされたデータの第１のデータメモリ２３への記憶を制御する。このような構成のこの第２の実施の形態の第２の方法においては、図３８に示す再構成処理制御部２１が行う再構成処理に基づいて画像の再構成が行われる。まず、ステップ１１( ＳＴ１１ )の処理として、再構成するスライス位置が、Ｘ線源の回転によりコーンビームの中心軸が形成する断層面としてのMidPlane域に含まれるか否かを判断する。
【０１３９】
従って、上述した第１の方法で説明したように、MidPlaneを挟む上下の２スライス( Ｎｏ．１０又はＮｏ．１１ )以外のスライス位置( 例えばＮｏ．２０ )を再構成する場合には、スライス位置がMidPlane域に含まれないと判断し、ステップ１２( ＳＴ１２ )の処理として、コーンビーム再構成を指定し、ステップ１３( ＳＴ１３ )の処理として、図３９(ａ)に示すように、各検出器列のコンボリューションデータを第１のデータメモリ２３の対応する領域にそれぞれ記憶する。 次に、ステップ１４( ＳＴ１４ )の処理として、ボクセル列を検出器面に投影した投影曲線を算出( 発生 )し、ステップ１５( ＳＴ１５ )の処理として、この投影曲線に基づいて重み付け・加算を行って逆投影データを求めて、コーンビーム逆投影を行う。
【０１４０】
また、ステップ１１の処理で、Ｎｏ．１０又はＮｏ．１１のスライス位置を再構成を再構成する場合には、スライス位置がMidPlane域に含まれると判断し、ステップ１６( ＳＴ１６ )の処理として、ファンビーム再構成を指定し、ステップ１７( ＳＴ１７ )の処理として、図３９(ｂ)〜図３９(ｄ)に示すように、Ｎｏ．１０又は( 及び )Ｎｏ．１１の検出器列のコンボリューションデータを使用して、第１のデータメモリ２３に多重記憶する。なお、このとき図３９(ｅ)に示すように、第１のデータメモリ２３の全ての領域をコンボリューションデータで埋める必要はなく、ボクセル列を検出器面に投影した投影曲線に関与する領域だけ、Ｎｏ．１０又は( 及び )Ｎｏ．１１の検出器列のコンボリューションデータを使用して埋めれば、コンボリューションデータの書込み時間を短縮することができる。
【０１４１】
次に、ステップ１８( ＳＴ１８ )の処理として、ボクセル列を検出器面に投影した投影曲線を算出( 発生 )し、ステップ１９( ＳＴ１９ )の処理として、この投影曲線に基づいて重み付け・加算を行って逆投影データを求めて、ファンビーム逆投影を行う。
【０１４２】
なお、ステップ１７の処理では、単純にＮｏ．１０を再構成するときには、図３９(ｂ)に示すようにＮｏ．１０のコンボリューションデータを第１のデータメモリ２３の全ての領域に多重記憶し、単純にＮｏ．１１を再構成するときには、図３９(ｃ)に示すようにＮｏ．１１のコンボリューションデータを第１のデータメモリ２３の全ての領域に多重記憶する。また、複合的に図３９(ｄ)に示すように第１のデータメモリ２３の上半分にＮｏ．１０のコンボリューションデータ、下半分にＮｏ．１１のコンボリューションデータを多重記憶する。このようにすると、Ｎｏ．１０を再構成するときとＮｏ．１１を再構成するときでデータを書き換える必要がなく、再構成処理時間を短縮することができる。
【０１４３】
この第２の方法でも、第１の方法と同様に、コーンビーム再構成の処理やファンビーム再構成の処理は各種変形( 束ね処理を含む )が可能であり、再構成の切換えを指定するのにスライス位置により依存してスライス位置が決定されれば自動的に最適な再構成法が指定される。
【０１４４】
再構成法を自動的に切換える第３の方法は( 汎用コンピュータによる場合は )、コーンビーム再構成とファンビーム再構成の２種類の再構成プログラムを記憶させ、スライス位置によって使用する再構成プログラムを切換えるものである。あるいは、コーンビーム再構成を行う汎用コンピュータと、ゲートアレイなどを用いたファンビーム再構成ユニットとの組み合わせの場合、スライス位置によって汎用コンピュータとファンビーム再構成ユニットと切換えてを動作させるものである。
【０１４５】
この第３の方法を達成する構成の一例を図４０に示す。すなわち、コーンビーム再構成ユニット１２-1及びファンビーム再構成ユニット１２-2を備え、さらに、スライス位置判定部２１-4及び再構成法指定部２１-1を備えて、スライス位置判定部２１-4によりスライス位置の情報が再構成指定部２１-1に供給され、この再構成指定部２１-1は、この供給されたスライス位置の情報に基づいて再構成法を指定する。すると、この指定された再構成法に該当するコーンビーム再構成ユニット１２-1とファンビーム再構成ユニット１２-2のうちいずれか一方が起動するようになっている。
【０１４６】
なお、この第２の実施の形態においては、MidPlaneに隣接する２スライスを再構成するときにはファンビーム再構成し、その他の時にはコーンビーム再構成する例を記述したが、ポイントはスライス位置に依存して再構成法を切換えることであり、他の再構成法でも良いし、他のスライス位置による切換えでも良い。
【０１４７】
このようにこの第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態の乞うかを得ることができると共に、さらに、スライス位置に依存して自動的にファンビーム再構成法とコーンビーム再構成法とを切換えることができる。しかも、ファンビーム再構成法を選択した時には高画質のファンビーム画像( 断層面画像 )を得ることができる。
【０１４８】
この発明の第３の実施の形態を図４１及び図４２を参照して説明する。なお、この第３の実施の形態では、連続回転方式において、高速で、連続的な( リアルタイムの )コーンビーム再構成を実現するものである。ガントリ( 架台 )１は連続回転スキャンを行っており、例えば１回転９００ビューとする。
【０１４９】
１．架台１の回転が３６０°を越えると、３６０°分のデータを使ってFeldkamp法によってコーンビーム再構成する。以下、Ｎ回転Ｍ−１ビューまでのデータを使って再構成し、再構成ボクセルデータVoxel(N,M-1)を再構成していたとする。
【０１５０】
２．架台が更に回転してスキャンする。Ｎ回転目ＭビューのデータRaw(N,M)を収集する。
【０１５１】
３．データRaw(N,M)を重み付け、コンボリューション処理して、Ｎ回転ＭビューのコンボリューションデータConv(N,M) を得る。
【０１５２】
４．１回転前、すなわちＮ−１回転目ＭビューのコンボリューションデータConv(N-1,M) とConv(N,M) の差分を計算し、差分データSub(N,M)を得る。
【０１５３】
５．再構成処理制御部２１が、コーンビーム再構成になる図６のような投影曲線を発生させる。
【０１５４】
６．再構成処理制御部２１が、発生した投影曲線に対応した差分データSub(N,M)の選択、重み付けを行い、逆投影データBack(N,M) を得る。
【０１５５】
７．逆投影データBack(N,M) を前回までの再構成ボクセルデータVoxel(N,M-1)に加算して今回の再構成ボクセルデータVoxel(N,M)を得る。
【０１５６】
８．架台が回転して新しいデータを得る毎に上記２〜７の処理を繰り返すことで連続的に再構成し、再構成ボクセルデータを常に更新する。この再構成処理のフローチャートを図４１に示す。
【０１５７】
ところで、再構成処理部１２が、前述の第２の実施の形態におけるスライス位置による再構成法の切換えが可能であるときには、上記５の処理は次の５-1の処理のように拡張しても良い。
【０１５８】
５-1．再構成処理部１２が、再構成スライス位置に対応した再構成法に対応した投影曲線( 投影直線 )を発生させる。
【０１５９】
さらに、再構成処理部１２が、前述の第１の実施の形態で説明した構成になっており、モードによる再構成法の切換えも可能なときには、上記５の処理は次の５-2の処理のように拡張しても良い。
【０１６０】
５-2．再構成処理制御部２１が、再構成指定部２１-1により指定された再構成法に対応した投影曲線( 投影直線 )を発生させる。
【０１６１】
この再構成処理のフローチャートを図４２に示す。
【０１６２】
このようにこの第３の実施の形態によれば、最初の再構成( １回転目 )以降は、差分データが０については逆投影する必要がないので、逆投影すべきデータを削減することができ、逆投影処理時間を短縮することができる。なお、この第３の実施の形態では、１ビューずつ再構成ボクセルデータの更新を行うようになっていたが、例えば１回転に１０回更新するなど、ある程度架台が回転した後ある程度のビュー数をまとめて処理し、その後画像を更新するようにしても良い。
【０１６３】
また、再構成したボクセルデータからある断面を切り出して表示しても良いし、ボクセルデータを加工した形、例えばある方向からの最大値投影( ＭＩＰ )像などを表示しても良い。
【０１６４】
さらに、この第３の実施の形態では、コンボリューションデータの差分を取って逆投影したが、生データなど他のデータ( センタリングデータ )の差分を取って逆投影しても良いものである。
【０１６５】
この発明の第４の実施の形態を図４３〜図４６を参照して説明する。前述の第３の実施の形態が１枚の断層立体画像を高速で連続的に再構成するものであったのに対して、この第４の実施の形態では、連続回転方式において複数枚の断層面画像を同時に高速で連続的に再構成するものである。
【０１６６】
１．架台１の回転が３６０°を越えると、３６０°分の３つのデータを使用してファンビーム再構成法により３つの画像が再構成される。Ｎ回転目Ｍ−１ビューまでのデータとして再構成し、画像メモリ２７の３つの領域には、図４３に示すように、それぞれ再構成画像Ａ(N,M-1) 、Ｂ(N,M-1) 、Ｃ(N,M-1) ( これらはピクセルデータから構成されている )が記憶され、表示装置１４の３つのモニタにそれぞれ表示されている。
【０１６７】
２．架台１が更に回転してスキャンする。Ｎ回転ＭビューのデータをRaw(N,M)を収集する。
【０１６８】
３．Raw(N,M) を重み付けコンボリューション処理し、画像Ａ、Ｂ、Ｃに対応するコンボリューションデータ Conv-Ａ(N,M) 、 Conv-Ｂ(N,M) 、Conv-Ｃ(N,M) を得る。
【０１６９】
４．１回転前( Ｎ−１回転目 )Ｍビューのコンボリューションデータと今回転( Ｎ回転目 )Ｍビューのコンボリューションデータとの差分データ、すなわちConv-Ａ(N-1,M) と Conv-Ａ(N,M) との差分データSub-Ａ(N,M) を計算する。同様にSub-Ｂ(N,M) 、Sub-Ｃ(N,M) も計算する。
【０１７０】
５．差分データSub-Ａ(N,M) からファンビーム逆投影データ Back-Ａ(N,M) を計算する。同様に Back-Ｂ(N,M) 、 Back-Ｃ(N,M) を得る。
【０１７１】
６．逆投影データ Back-Ａ(N,M) を画像メモリ12-3A に記憶されている再構成画像Ａ(N,M-1) に加算して( ピクセルデータからなる )再構成画像Ａ(N,M) を得る。同様に再構成画像Ｂ(N,M) 、Ｃ(N,M) も得る。
【０１７２】
７．架台が回転して新しいデータを得る毎に２〜６の処理を繰り返すことで３枚の画像を連続的に再構成し、３枚の表示画像を常に更新する。この再構成処理のフローチャートを図４４に示す。
【０１７３】
上述した再構成処理により、高速かつ連続的な複数枚の画像のファンビーム再構成が実現できる。
【０１７４】
また、図４５に示すフローチャートのように、１回の収集に対して再構成画像Ａ(N,M) 、再構成画像Ｂ(N,M) 、再構成画像Ｃ(N,M) を同時に再構成する方法としては、 Conv-Ａ(N,M) 、差分データSub-Ａ(N,M) 、ファンビーム逆投影データBack-Ａ(N,M) 、再構成画像Ａ(N,M) というように先ず再構成画像Ａについて計算して求めてしまい、この再構成画像Ａ(N,M) についての計算が終了した後、Conv-Ｂ(N,M) から始まって再構成画像Ｂ(N,M) までを計算し、次に Conv-Ｃ(N,M) から始まって再構成画像Ｃ(N,M) までを計算しても良いものである。
【０１７５】
なお、 Conv-Ａ〜 Conv-Ｃデータの作成方法についてはその説明を省略したが、前述の第１の実施の形態で説明したように、所定の１列の検出器列のデータに基づいて、あるいは複数の検出器列のデータを重み付け加算したデータに基づいて、あるいは単純な束ね処理により得たデータに基づいて作成する。
【０１７６】
なお、この第４の実施の形態でも、前述の第３の実施の形態と同様に、コンボリューションデータの差分を取って逆投影したが、生データなど他のデータ( センタリングデータ )の差分を取って逆投影しても良いものである。なお、この第４の実施の形態では、再構成処理部１２の構成として例えば図４６(ａ)に示す構成ように逆投影計算部３１が一つでも良く、また、図４６(ｂ)に示す構成のように各データメモリエリア３２-1，３２-2，３２-3及び各画像メモリエリア３３-1，３３-2，３３-3に対応して複数の逆投影計算部３１-1，３１-2，３１-3を設けて、それぞれの逆投影処理ラインが独立して動作するようにしても良い。この図４６(ｂ)に示すような構成であれば、より一層高速な処理を実現することができる。このようにこの第４の実施の形態によれば、最初の再構成( １回転目 )以降は、差分データが０については逆投影する必要がないので、逆投影すべきデータを削減することができ、逆投影処理時間を短縮することができる。なお、この第４の実施の形態では、１ビューずつ再構成画像データの更新を行うようになっていたが、例えば１回転に１０回更新するなど、ある程度架台が回転した後ある程度のビュー数をまとめて処理し、その後画像を更新するようにしても良い。
【０１７７】
なお、上述した全ての実施の形態において、検出器列数Ｎ＝２０などを含むシステムのジオメトリ、重み付けの方法、束ねる列数、束ねたデータ数、再構成する枚数＝３などは一例であり、この発明はこれに限定されるものではない。
【０１７８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】この発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置を示すの構成図。
【図２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のガントリを示す外観図。
【図３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のジオメトリを説明するための図。
【図４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の要部構成を示すブロック図。
【図５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるボクセル列の検出器面への投影を示す図。
【図６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるボクセル列の検出器面上の投影曲線を示す図。
【図７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるボクセル列の検出器面上の投影曲線を説明するための図。
【図８】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるボクセル列、センタリング面、検出器面とそれぞれの変数および端点と中心点の定義を示すセンタリング面を示す図。
【図９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるボクセル列の検出器面への投影曲線、ボクセル列及びボクセル列のセンタリング面への投影曲線を示す図。
【図１０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるボクセル列及びセンタリング面を示す図。
【図１１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における検出器列のボクセルへの投影曲線、検出器列及び検出器列のセンタリング面への投影曲線を示す図。
【図１２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部におけるセンタリング面上での補間処理などのデータのリサンプリングを説明するための図。
【図１３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われる３次元再構成処理の流れを示す図。
【図１４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置で使用されるＸ線検出器の他の例としての平面型Ｘ線検出器を示す図。
【図１５】同実施の形態の平面型Ｘ線検出器を使用したＸ線ＣＴ装置におけるボクセル列と平面型Ｘ線検出器との位置関係を示す図。
【図１６】同実施の形態の平面型Ｘ線検出器を使用したＸ線ＣＴ装置におけるボクセル列の平面型Ｘ線検出器の検出器面への投影曲線を示す図。
【図１７】同実施の形態の平面型Ｘ線検出器を使用したＸ線ＣＴ装置におけるボクセル列のセンタリング面への投影曲線を示す図。
【図１８】検出器列のボクセルへの逆投影における１回補間の例を説明するための図。
【図１９】検出器列のボクセルへの逆投影における２回補間の例を説明するための図。
【図２０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における検出器列をボクセルへの逆投影における高精度な２回補間の第１の例を説明するための図。
【図２１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における検出器列をボクセルへの逆投影における高精度な２回補間の第２の例を説明するための図。
【図２２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における５列の検出器列のセンタリング面への投影曲線、センタリング列の数を５列としたときのボクセル列のセンタリング面への投影曲線( 投影直線 )と重み付けされるセンタリング列及びセンタリング列の数を１０列としたときのボクセル列のセンタリング面への投影直線と重み付けされるセンタリング列を示す図。
【図２３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の再構成処理制御部の第１の例としての構成を示すブロック図。
【図２４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における第１の例でのファンビーム再構成のためのボクセル列の検出器面への投影曲線( 投影直線 )の２つの例を示す図。
【図２５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における第１の例でのファンビーム再構成のためのボクセル列の検出器面への投影直線と各検出器列の重み付けの２つの例を示す図。
【図２６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われる第１の例での投影曲線によりファンビーム再構成法とコーンビーム再構成法とを切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示す図。
【図２７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の再構成処理制御部の第２の例としての構成を示すブロック図。
【図２８】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における第２の例でのコーンビーム再構成時のデータメモリの内容を示す図。
【図２９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における第２の例でのファンビーム再構成時のデータメモリの内容の２つの例を示す図。
【図３０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われる第２の例としてのデータメモリへの書込み制御によりファンビーム再構成法とコーンビーム再構成法とを切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示す図。
【図３１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の再構成処理制御部の第３の例としての構成を示すブロック図。
【図３２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部のファンビーム再構成におけるセンタリング面( 軸 )を使用した場合のセンタリング列のボクセル列( ピクセル列)への投影を説明するための図。
【図３３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における束ね処理の複数の方法を説明するための図。
【図３４】この発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の再構成処理制御部の第１の方法としての構成を示すブロック図。
【図３５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われる第１の方法でのスライス位置により投影曲線を切換えてファンビーム再構成とコーンビーム再構成を切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示す図。
【図３６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における第１の方法でのスライス位置がMidPlane域外の時に発生するボクセル列の検出器面への投影曲線及びスライス位置がMidPlane域の時に発生するボクセル列の検出器面への投影曲線( 投影直線 )を示す図。
【図３７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部のにおける再構成処理制御部の第２の方法としての構成を示すブロック図。
【図３８】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われる第２の方法でのスライス位置によりデータメモリ制御を切換えてファンビーム再構成とコーンビーム再構成とを切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示す図。
【図３９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における第２の方法でのコーンビーム再構成及びファンビーム再構成のデータメモリの内容の例を示す図。
【図４０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部における再構成処理制御部の第３の方法としての構成の一例を示すブロック図。
【図４１】この発明の第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われるコーンビーム再構成を行う再構成処理の流れを示す図。
【図４２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われるコーンビーム再構成及びファンビーム再構成を行う再構成処理の流れを示す図。
【図４３】この発明の第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置における再構成される３つの画像( 画像Ａ、画像Ｂ、画像Ｃ )を示す図。
【図４４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われるファンビーム再構成により複数枚の画像を同時に再構成する再構成処理の流れを示す図。
【図４５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部で行われるファンビーム再構成により複数枚の画像を同時に再構成する再構成処理の流れの他の例を示す図。
【図４６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の構成の２つの例を示すブロック図。
【図４７】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるファンビーム構成及びＦＯＶを示す図。
【図４８】同従来例のＸ線ＣＴ装置におけるピクセルを説明するための図。
【図４９】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるファン−パラ変換法を説明するための図。
【図５０】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるセンタリング軸を使用したファンビーム再構成法を説明するための図。
【図５１】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるコーンビームを示す図。
【図５２】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるコーンビームに対するボクセルを説明するための図。
【図５３】従来例のファンビームを使用したＸ線ＣＴ装置における検出器データのピクセルへの逆投影を説明するための図。
【図５４】従来例のコーンビームを使用したＸ線ＣＴ装置における検出器データのボクセルへの逆投影を説明するための図。
【図５５】Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャン方法を示す図。
【符号の説明】
【０１８０】
３…Ｘ線源、５…Ｘ線検出器、１２…再構成処理部、２１…再構成処理制御部、２１-1…再構成法指定部、２１-2…投影曲線計算部、２１-3…データ制御部、２１-4…スライス位置判定部、２２…コンボリューション演算部、２３…第１のデータメモリ、２４…第１の逆投影部、２５…第２のデータメモリ、２６…第２の逆投影部、２７…画像メモリ。
【図１】
2005095644.tif 000017
【図２】
2005095644.tif 000018
【図３】
2005095644.tif 000019
【図４】
2005095644.tif 000020
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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